解读中国建研院 李效禹37页PPT：基于CO₂空气源热泵供暖工程的既有建筑供暖室内外参数设计与实践

政策背景：建筑碳达峰与供暖清洁化

2020年我国明确提出二氧化碳排放力争2030年前达峰、努力争取2060年前实现碳中和。碳达峰十大行动中，城乡建设碳达峰行动与能源绿色低碳转型行动直接关联供热行业。《城乡建设领域碳达峰实施方案》提出，到2025年城镇建筑可再生能源替代率达到8%，到2030年建筑用电占建筑能耗比例超过65%。这意味着供暖从化石能源转向电力、从高碳热源转向热泵等高效设备，已不只是技术选项，而是政策指向的必答题。

能耗底数：建筑能耗与供暖碳排放的位置

材料引用清华大学建筑节能研究中心2025年数据：2023年建筑能耗约11.6亿吨标准煤，占全国能源消费比重超过21%；其中北方地区冬季供暖面积161亿平方米，占建筑总能源消耗量的20%，碳排放量约5.0亿吨CO2，占建筑总碳排放的20%。这组数据把供暖在建筑碳减排中的分量摆得很清楚——供暖面积广、季节集中、单位能耗高，任何建筑碳达峰路径都绕不开这一块。

标准之困：18℃达标线与舒适供暖的差距

现行国家标准和各省供暖条例普遍将民用建筑主要房间室内供暖温度限值定为不低于18℃。但北京工业大学的研究显示，用户实际期望的热舒适温度主要集中在20℃至24℃之间。黑龙江省已率先推动从达标供暖向舒适供暖转变。报告指出，北京供暖室外设计温度为-7.6℃，但2022-2023采暖季有近44天日最低温度低于该值，按原设计温度选型难以保障寒潮期间的室内效果。

计算方法偏差：不保证5天为何不够用

我国供暖室外计算温度采用历年平均不保证5天，统计基于日均温度，源于多数城市缺乏30年逐时原始数据。报告对比国外做法发现，美国ASHRAE采用不保证率0.4%和1.0%，对应小时数分别约35小时和87.6小时；日本采用2.5%和5.0%，对应72小时和144小时；英国按1℃间隔列出累积频率。调查北京等主要城市发现，小于供暖计算温度的小时数普遍超过120小时，且80%以上集中在深冬12月和1月，深冬时期约46%的时间供暖不保证。

热泵技术：CO2工质的优势与工程取舍

报告指出热泵是电力高效转为热量的最佳途径，是建筑实现零碳的必然选择。CO2作为制冷剂具有独特优势：临界温度下单位容积制冷量远超其他制冷剂，排放温度可高达120℃以上，从-35℃空气中吸热时放热温度一般可达60℃。CO2的GWP值为1、ODP为0，而普通氟利昂空气源热泵制冷剂GWP值是CO2的400至3300倍。《蒙特利尔议定书》基加利修正案和欧盟F-gas法规正在推动高GWP制冷剂淘汰。但报告也指出，室外温度越低供暖负荷越大，而机组COP随之降低，需要优化系统控制才能高效稳定运行。

案例实证：从承德办公楼到北京居住区

承德某办公建筑原采用水源热泵，因政策关停需新建100%清洁热源，项目院内停车用地有限、末端为风机盘管。团队通过传热系数测试和逐时气象数据，选择24小时不保证率对应的-19℃作为室外计算温度选型，而非标准给定的-13.3℃，最终满足清洁取暖要求并减少了热源用地。北京某居住建筑在2023年原燃气锅炉拆除后新建CO2空气源热泵，实测居民满意度超95%，最冷采暖季室内温度达23℃以上。能耗数据显示，23-24采暖季耗电量1,289,104 kWh，折标煤158吨，而22-23采暖季燃气量182,000立方米折标煤221吨，第一年节能率达30%；第二年引入智慧供热后再节能约10%。

未来方向：提高标准与供暖电力化

报告在总结中提出两条核心建议：对计划采用热泵供暖的既有建筑改造项目，可将建筑热负荷测试与极端温度查询的结果同规范设计值比对，适当降低室外设计温度取值；同时对标其他供热形式，充分发挥热泵一度电输出N度热的高能效优势，适当提高供暖室内温度标准。模拟显示，维持18℃时CO2空气源热泵日累计能耗较燃煤锅炉减少68%，将室温提高到20℃后热泵能耗增加12%，但仍比18℃的燃煤锅炉低64%。报告还展示了北京优化供热管理措施，新建和改扩建供热项目新能源和可再生能源供热装机占比原则上不低于60%，既有市政热力可通过低碳改造作为补充。

这组数据勾勒出供暖在建筑碳排放中的位置。2023年建筑能耗约11.6亿吨标准煤，占全国能源消费比重超过21%，是能源消费的重要部门。北方地区冬季供暖面积达161亿平方米，占建筑总能源消耗量的20%，碳排放量约5.0亿吨CO2，占建筑总碳排放的20%。也就是说，建筑领域每排放5吨碳，就有约1吨来自北方供暖。这个比例决定了供暖清洁化转型在建筑碳达峰中的分量。

这组数据来自北京某居住建筑燃气锅炉改CO2蒸汽热泵的实际运行记录。改造前三个采暖季燃气折标煤从184吨逐步升至221吨，改造后2023-2024采暖季折标煤降至158吨，第一年节能率30%。改造后2024-2025采暖季耗电量1,157,728 kWh，折标煤142吨，在智慧供热加持下再节能约10%。报告备注了折算依据：燃气热值按35608.5 kJ/m³，燃气折标煤系数1.215 kgce/m³，电力折标煤系数0.1229 kgce/kWh。

这组模拟数据对比了北京最冷日不同供暖方案的能耗表现。燃煤锅炉效率按0.9计算，CO2空气源热泵效率按2.8计算。维持室内18℃时，燃煤锅炉日累计能耗11.0 kWh，CO2热泵仅3.5 kWh，节能68%。将室内温度提升至20℃后，热泵能耗增加12%，但和18℃的燃煤锅炉相比仍节能64%。报告用的热泵效率值2.8与实测CO2蒸汽热泵COP 1.9不同，前者是模拟设定的空气源热泵效率，后者是实际运行工况下的实测值。